Basic concepts of metabolic flux analysis

• Claudia Patricia Sánchez Henao ^[1] ; Howard Diego Ramirez-Malule ^[2] ; Victor Alonso López Agudelo ^[1]
  1. [1] Universidad de Antioquia

     Universidad de Antioquia

     Colombia

     
  2. [2] Universidad del Valle (Colombia)

     Universidad del Valle (Colombia)

     Colombia

     
• Localización: Ingeniería y competitividad: revista científica y tecnológica, ISSN 0123-3033, Vol. 23, Nº. 1, 2021
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Conceptos básicos de análisis de fluxes metabólicos
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• Resumen
  • español

    El metabolismo representa el nivel biológico que más se relaciona con los fenotipos de la célula y, las alteraciones o reprogramaciones de éste pueden, entre otras, (i) afectar la producción de metabolitos primarios o secundarios en microorganismos de interés biotecnológico, (ii) favorecer o no la inhibición del crecimiento en organismos patógenos y (iii) desarrollar desórdenes metabólicos como la obesidad o la diabetes. Es por ello, que el estudio del metabolismo, el rediseño, y el redireccionamiento de fluxes metabólicos se ha convertido en un área importante de investigación (también conocida como Ingeniería Metabólica), ya que ha permitido el desarrollo y diseño de procesos biológicos mejorados, la identificación de blancos terapéuticos, el diseño de estrategias terapéuticas para curar desordenes metabólicos y la identificación de biomarcadores en cáncer, entre otros. Actualmente, se han desarrollado metodologías computacionales que permiten estudiar el metabolismo celular a diferentes condiciones medioambientales, dirigiendo la experimentación con las predicciones del modelo. El propósito de esta revisión es resaltar la importancia del análisis de fluxes metabólicos como una metodología general para estudiar la reprogramación metabólica en distintos organismos de interés biotecnológico, médico, y terapéutico. Este trabajo condensa las bases teóricas y los conceptos claves para entender el análisis de fluxes metabólicos, lo cual será un insumo fundamental para aquellos que se están adentrando al mundo de la biología de sistemas o áreas afines.

  • English

    Metabolism represents the biological level that is most related to the phenotypes of the cell and, alterations or reprogramming of this can (i) affect the production of primary or secondary metabolites in microorganisms of biotechnological interest, (ii) favor or not the inhibition of growth in pathogenic organisms and (iii) developing metabolic disorders such as obesity or diabetes, among others. The study of metabolism, redesign, and redirection of metabolic fluxes has become an important area of research (also known as Metabolic Engineering), as it has allowed the development and design of improved biological processes, the identification of therapeutic targets, the design of therapeutic strategies to cure metabolic disorders and the identification of biomarkers in cancer, among others. Currently, the development of computational methodologies is allowing to study the cell metabolism under different environmental conditions and directing experiments with the model's predictions. The purpose of this review is to highlight the importance of metabolic flux analysis as a general methodology to study metabolic reprogramming in different organisms of biotechnological, medical, and therapeutic interest. This work condenses the theoretical bases and key concepts to understand the analysis of metabolic fluxes, which will be a fundamental input for those who are entering to the world of systems biology or related areas.